(57)【要約】【課題】  環境に優しい車両の走行のためのインホイールモータのレゾルバを車輪速センサの代わりに使用するようにした車両のインホイールモータを用いた車輪速感知装置及びこの制御方法を提供する。【解決手段】  本発明によるインホイールモータを用いた車輪速感知装置は、車軸に連結され、車輪の内部に装着される走行用駆動モータのレゾルバと、レゾルバでセンシングしたモータ速度情報の入力を受けて車輪速度情報に変換させるインバータと、インバータから出力される車輪速度情報の入力を受け、車輪速度情報に基づいて作動する部品を制御する制御機と、を含むことを特徴とする。【選択図】図２
2013068592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸に連結され、車輪の内部に装着される走行用駆動モータのレゾルバと、
レゾルバでセンシングしたモータ速度情報の入力を受けて車輪速度情報に変換させるインバータと、
インバータから出力される車輪速度情報の入力を受け、車輪速度情報に基づいて作動する部品を制御する制御機と、
を含むことを特徴とする車両のインホイールモータを用いた車輪速感知装置。
【請求項２】
前記インバータは、モータ速度に基づいて車輪速度を算出する車輪速出力回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両のインホイールモータを用いた車輪速感知装置。
【請求項３】
走行用駆動モータのレゾルバで回転子の位置を検出してモータ速度をセンシングする段階と、
インバータでレゾルバからモータ速度情報の入力を受けて車輪速度情報に変換させた後、制御機に出力する段階と、
制御機でインバータから出力される車輪速度情報の入力を受け、車輪速度情報に基づいて作動する部品を制御する段階と、
を含むことを特徴とする車両のインホイールモータを用いた車輪速感知装置の制御方法。
【請求項４】
前記インバータでレゾルバからのモータ速度に減速機の減速比を乗じて車輪速度を算出するロジックが直接行われることを特徴とする請求項３に記載の車両のインホイールモータを用いた車輪速感知装置の制御方法。
【請求項５】
前記インバータで算出された車輪速度情報は、ＣＡＮ通信を介して制御機に出力されることを特徴とする請求項３または４に記載の車両のインホイールモータを用いた車輪速感知装置の制御方法。
【請求項６】
前記インバータ内に別途に構築された車輪速出力回路でレゾルバからのモータ速度に減速機の減速比を乗じて車輪速度を算出するロジックが行われることを特徴とする請求項３に記載の車両のインホイールモータを用いた車輪速感知装置の制御方法。
【請求項７】
前記インバータの車輪速出力回路で算出された車輪速度情報がアナログ信号により制御機に出力されることを特徴とする請求項３または６に記載の車両のインホイールモータを用いた車輪速感知装置の制御方法。
【請求項８】
前記インバータの車輪速出力回路でＰＷＭデューティ比を調節することにより車輪速度情報を制御機に出力することを特徴とする請求項７に記載の車両のインホイールモータを用いた車輪速感知装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のインホイールモータを用いた車輪速感知装置及びこの制御方法に関するものであって、より詳しくは、環境に優しい車両の走行のためのインホイールモータのレゾルバを車輪速センサの代わりに使用できる車両のインホイールモータを用いた車輪速感知装置及びこの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、車両用ＡＢＳ（Ａｎｔｉ−Ｌｏｃｋ  Ｂｒａｋｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）とは、急ブレーキ時に回転する車輪の速度変化を感知して車輪がロックしてしまう状態（車両は進んでいるけど車輪は回転せず止まった状態）を防止する一種の安全装置をいう。
【０００３】
また、車両用ＥＳＣ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  ｃｏｎｔｒｏｌ）とは、車速、操向角、横加速度、ヨーレート（ｙａｗ  ｒａｔｅ）などを感知して４車輪に対するブレーキ油圧をそれぞれ制御してコーナリング時に車両が傾くことを防止するなど車両の姿勢を制御する装置をいう。
【０００４】
図６に示すように、ＡＢＳ及びＥＳＣは、車軸に組み立てられるパルスリング３０と、パルスリングの外周面に隣接して装着される車輪速センサ３２を含む。
【０００５】
前記パルスリング３０は、外径面に複数の凹溝が等間隔に形成された構造であり、前記車輪速センサ３２は、車軸と共に回転するパルスリングの凹溝の高低差を感知する。
【０００６】
したがって、車軸と共にパルスリングが回転する時、車輪速センサがパルスリングに形成された凹溝の高低差を電流ループ方式で感知し、感知した信号をブレーキ制御ユニットまたは車両制御ユニットなどの制御機に転送すると、制御機の制御信号に応じてマスターシリンダから各輪のホイールシリンダに供給されるブレーキ油圧が調節され、その結果、制動が行われる。
【０００７】
このようなＡＢＳ及びＥＳＣは、環境に優しい車両（ハイブリッド車両、電気自動車、燃料電池車両など）にも搭載されている。
【０００８】
一方、図４及び図５に示すように、環境に優しい車両には、共通に走行のための駆動モータを含むインホイールモジュール（ｉｎｗｈｅｅｌ  ｍｏｄｕｌｅ）が車軸に組みたてられている。
【０００９】
前記インホイールモジュールの構成を図５を参照して説明すると、車軸に組み立てられるレゾルバ１２を有する駆動モータ１０と、駆動モータ１０の出力軸に連結される減速機１４と、減速機１４と車輪２０を連結するハブ１６と、ハブ１６と車輪２０との間に組み立てられるインホイールドラムブレーキ１８などを含んで構成される。
【００１０】
参考として、前記駆動モータ１０は、車輪２０の内部に位置するため、インホイールモータとも称する。
【００１１】
このように車輪の内部に駆動モータを含むインホイールモジュールが組み立てられることにより、駆動モータによる各車輪の独立駆動が行われ、前後／左右の車輪の独立したトルク調節が可能になるため、車両駆動の性能向上を図ることができる。
（例えば特許文献１参照）
【００１２】
しかしながら、環境に優しい車両は、インホイールモジュールの他、ＡＢＳ及びＥＳＣが別途に搭載されることにより、車両の価格に比して製造コストが上昇する要因になり、特に車軸と車輪との間にはインホイールモジュールの構成が集約的に設けられるため、ＡＢＳ及びＥＳＣを構成するパルスリング及び車輪速センサなどを装着するための空間を設けなければならない問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−６０９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、インホイールモジュールを構成する駆動モータのレゾルバをＡＢＳ及びＥＳＣのための車輪速センサの代わりに使用することにより、車輪速センサの排除による製造コストの低減を図ることができ、インホイールモジュールの構成に対する設置空間を確保できる、車両のインホイールモータを用いた車輪速感知装置及びこの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような目的を達成するための本発明のインホイールモータを用いた車輪速感知装置は、車軸に連結され、車輪の内部に装着される走行用駆動モータのレゾルバと、レゾルバでセンシングしたモータ速度情報の入力を受けて車輪速度情報に変換させるインバータと、インバータから出力される車輪速度情報の入力を受け、車輪速度情報に基づいて作動する部品を制御する制御機と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
特に、前記インバータは、モータ速度に基づいて車輪速度を算出する車輪速出力回路を含むことを特徴とする。
【００１７】
上記のような目的を達成するための本発明のインホイールモータを用いた車輪速感知装置の制御方法は、走行用駆動モータのレゾルバで回転子の位置を検出してモータ速度をセンシングする段階と、インバータでレゾルバからモータ速度情報の入力を受けて車輪速度情報に変換させた後、制御機に出力する段階と、制御機でインバータから出力される車輪速度情報の入力を受け、車輪速度情報に基づいて作動する部品を制御する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明の好ましい一実施例として、前記インバータでレゾルバからのモータ速度に減速機の減速比を乗じて車輪速度を算出するロジックが直接行われ、インバータで算出された車輪速度情報はＣＡＮ通信を介して制御機に出力されることを特徴とする。
【００１９】
本発明の好ましい他の実施例として、前記インバータ内に別途に構築された車輪速出力回路でレゾルバからのモータ速度に減速機の減速比を乗じて車輪速度を算出するロジックが行われ、インバータの車輪速出力回路で算出された車輪速度情報がアナログ信号により制御機に出力されることを特徴とする。
【００２０】
好ましくは、前記インバータの車輪速出力回路でＰＷＭデューティ比を調節することにより車輪速度情報を制御機に出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
上述した課題を解決するための手段により、本発明は次のような効果を提供する。
【００２２】
本発明によれば、環境に優しい車両の駆動モータに含まれたレゾルバのセンシング信号を用いてＡＢＳ及びＥＳＣをはじめ、車輪速を必要とする各種電装部品に対して車輪速情報を提供することにより、従来の車輪速センサ及びパルスリングのような部品を設置する必要がなくなり、コストの低減を図ることができる。
【００２３】
また、限定された空間を有するインホイールモジュール内にＡＢＳ及びＥＳＣを構成するパルスリング及び車輪速センサを装着しなければならなかったが、パルスリング及び車輪速センサが不要になったため、インホイールモジュールのパッケージング構成に有利である。
【００２４】
また、従来の車輪速センサをそのまま装着する場合、２種類のセンサ（レゾルバ、車輪速センサ）のうち１つが故障しても残りの一つで運行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例による車両のインホイールモータを用いた車輪速感知装置及びこの制御方法を説明する構成図である。
【図２】本発明の他の実施例による車両のインホイールモータを用いた車輪速感知装置及びこの制御方法を説明する構成図である。
【図３】インホイールモータにおけるレゾルバのセンシング原理を説明する概略図である。
【図４】インホイールモータを含むインホイールモジュールの構成を説明する構成図である。
【図５】インホイールモータを含むインホイールモジュールの構成を説明する構成図である。
【図６】ＡＢＳ及びＥＳＣを構成する車輪速感知センサを説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
本発明は、環境に優しい車両のインホイールモジュールを構成する駆動モータのレゾルバをＡＢＳ及びＥＳＣのための車輪速センサの代わりに使用できる点に主な特徴がある。
【００２８】
このために本発明のインホイールモータを用いた車輪速感知装置は、車軸に連結され、車輪の内部に装着される走行用駆動モータのレゾルバと、レゾルバでセンシングしたモータ速度情報の入力を受けて車輪速度情報に変換させるインバータと、インバータから出力される車輪速度情報の入力を受け、車輪速度情報に基づいて作動する部品を制御する制御機と、を含む。
【００２９】
前記レゾルバは、回転子の位置に応じて変圧比が変化する一種の変圧器であり、モータ回転子の位置を検出する位置センサの役割をする。
【００３０】
具体的には、環境に優しい車両において、走行用駆動モータのベクトル制御のために、モータ制御機が磁束（ｆｌｕｘ）の位置に同期して座標系を設定しなければならず、この座標系を設定するために、レゾルバ（ｒｅｓｏｌｖｅｒ）はモータ回転子の絶対位置を検出する役割をする。
【００３１】
図３に示すように、レゾルバによる回転子位置の検出過程は、先ず、レゾルバの１次側巻線（入力側）に一定の大きさ及び周波数を有する励磁電圧（Ｖｉｎ）を印加した状態で回転子の回転が行われると、磁気的結合係数が変化して２つの２次側巻線（出力側）にそれぞれ振幅を有する電圧（Ｖ１、Ｖ２）が発生する。
【００３２】
この時、２つの２次側巻線（出力側）から出力される電圧信号は、それぞれサイン（ｓｉｎ）及びコサイン（ｃｏｓ）関数として振幅変調した状態で出力され、サイン（ｓｉｎ）出力とコサイン（ｃｏｓ）出力の振幅比を検出することにより回転子の位置をセンシングし、これによって、駆動モータの速度情報を提供する役割をするが、このようなレゾルバのセンシング情報は、駆動モータのトルク指令及び速度指令を生成するための情報としてモータ制御機に提供される。
【００３３】
前記インバータは駆動モータの駆動ドライバであって、本発明では、インバータのソフトウェアロジックを改善してモータ速度に基づいて車輪速度を算出して出力するものであってもよく、またはモータ速度に基づいて車輪速度を算出する別途のハードウェア的な車輪速出力回路が搭載されたものであってもよい。
【００３４】
前記制御機は、ブレーキ制御ユニットまたは車両制御ユニットなどのように、車輪速に基づいて車両の各種電装品を制御する役割をする。
【００３５】
以下、前記構成からなる本発明のインホイールモータを用いた車輪速感知装置の制御方法を説明する。
【００３６】
第１実施例
先ず、インホイールモータ、すなわち、走行用駆動モータのレゾルバで回転子の位置を検出してモータ速度をセンシングする段階を行う。
【００３７】
前記レゾルバは、従来の車輪速センサに比べて４倍以上向上した高性能センサであって、上記のようにレゾルバの１次側巻線（入力側）に一定の大きさ及び周波数を有する励磁電圧（Ｖｉｎ）を印加した状態で回転子の回転が行われると、２つの２次側巻線（出力側）にそれぞれ振幅を有する電圧（Ｖ１、Ｖ２）が発生し、２つの２次側巻線（出力側）から出力される電圧信号はそれぞれサイン（ｓｉｎ）及びコサイン（ｃｏｓ）関数として振幅変調した状態で出力され、サイン（ｓｉｎ）出力とコサイン（ｃｏｓ）出力の振幅比を検出することにより、回転子の位置をセンシングして駆動モータの速度情報を提供する。
【００３８】
次に、レゾルバでセンシングした駆動モータの速度情報がインバータに出力される。
【００３９】
前記インバータは、本来、駆動モータの駆動ドライバのためのロジックを行うが、本発明の第１実施例によるインバータは、レゾルバからモータ速度情報の入力を受けて車輪速度情報に変換させた後、制御機に出力するソフトウェアロジックが含まれているものである。
【００４０】
したがって、前記インバータでは、レゾルバからのモータ速度に減速機の減速比を乗じて実際の車輪速度を算出するロジックが直接行われた後、車輪速度情報が制御機に出力される。
【００４１】
すなわち、前記インバータで算出された車輪速度情報がＣＡＮ通信を介して制御機に出力されることにより、制御機はインバータから出力される車輪速度情報の入力を受け、車輪速度情報に基づいて作動するＡＢＳ及びＥＳＣをはじめ、その他の電装部品（例えば、計器盤の速度計など）を制御することになる。
【００４２】
第２実施例
第１実施例と同様に、先ず、走行用駆動モータのレゾルバで回転子の位置を検出してモータの速度をセンシングする段階を行う。
【００４３】
上記のようにレゾルバの１次側巻線（入力側）に一定の大きさ及び周波数を有する励磁電圧（Ｖｉｎ）を印加した状態で回転子の回転が行われると、２つの２次側巻線（出力側）にそれぞれ振幅を有する電圧（Ｖ１、Ｖ２）が発生し、２つの２次側巻線（出力側）から出力される電圧信号はそれぞれサイン（ｓｉｎ）及びコサイン（ｃｏｓ）関数として振幅変調した状態に出力され、サイン（ｓｉｎ）出力とコサイン（ｃｏｓ）出力の振幅比を検出することにより、回転子の位置をセンシングして駆動モータの速度情報を出力する。
【００４４】
次に、レゾルバでセンシングした駆動モータの速度情報がインバータに出力される。
【００４５】
本発明の第２実施例によるインバータは、レゾルバからモータ速度情報の入力を受けて車輪速度情報に変換させた後、制御機に出力するハードウェア部品としての車輪速出力回路が別途に含まれている。
【００４６】
したがって、前記インバータの車輪速出力回路では、レゾルバからのモータ速度に減速機の減速比を乗じて実際の車輪速度を算出するロジックが行われる。
【００４７】
次に、前記インバータの車輪速出力回路で算出された車輪速度情報がアナログ信号により制御機に出力され、好ましくは、ＰＷＭデューティ比を調節することにより車輪速度情報が制御機に出力される。
【００４８】
上述したように、前記インバータの車輪速出力回路で算出された車輪速度情報が制御機に出力されることにより、制御機は、車輪速度情報に基づいて作動するＡＢＳ及びＥＳＣをはじめ、その他の電装部品（例えば、計器盤の速度計など）を制御することになる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、車両のインホイールモータを用いた車輪速感知装置及びこの制御方法に関する分野に適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１０  駆動モータ
１２  レゾルバ
１４  減速機
１６  ハブ
１８  ドラムブレーキ
２０  車輪
３０  パルスリング
３２  車輪速センサ
【図１】
2013068592.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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